組合管柱水平井柱塞氣舉排水采氣創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用

呂玉海，陳 虎，劉麗萍，高旺斌，柳 明

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

水平井技術(shù)是有效動用難采儲量的主要途徑之一，作為油氣田開發(fā)的新技術(shù)已被應(yīng)用于各種不同類型的油氣藏，并獲得了良好的開發(fā)效果[1，2]。但隨著氣田的持續(xù)開發(fā)，部分水平井產(chǎn)量、壓力遞減快，表現(xiàn)出不同程度井筒積液特征。受限于水平井特殊井身結(jié)構(gòu)，氣井所需臨界攜液流量高，同時泡沫排水、速度管柱、提產(chǎn)帶液等工藝措施效果不佳，井筒積液后排液非常困難。根據(jù)西南油氣田楊功田等在斜井模擬試驗裝置對斜井段臨界攜液流量測試結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗判斷出主流水平井1.0 MPa 時臨界攜液流量在1.8×104m3/d～2.6×104m3/d，日產(chǎn)氣量低于該值井筒積液將逐漸顯現(xiàn)，特別是低滲透致密氣藏開發(fā)中該問題尤為突出。

1 水平井柱塞氣舉排水采氣技術(shù)難題

相比常規(guī)直井，受限于水平井特殊井身結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致水平井所需的臨界攜液流量高，尤其是井斜40°～60°的斜井段，一旦積液很難排出，同時，復(fù)雜的井下壓裂管串、較長的造斜段及氣田地面集輸模式，使得泡沫排水、速度管柱等工藝措施效果不佳。而柱塞氣舉工藝作為鄂爾多斯盆地氣區(qū)排水采氣的主要技術(shù)，也是低產(chǎn)及致密氣藏最經(jīng)濟(jì)有效的排水采氣工藝，由于柱塞坐落器難以在大斜度井段卡定，只能應(yīng)用于直井段，無法作用在攜液最困難斜井段，導(dǎo)致常規(guī)柱塞氣舉技術(shù)應(yīng)用于水平井排液效果非常有限。因此，解決水平井斜井段攜液問題，是柱塞氣舉排水采氣工藝能否在水平氣井成功應(yīng)用的關(guān)鍵。

2 水平井柱塞氣舉排水采氣技術(shù)創(chuàng)新

2.1 水平井生產(chǎn)管柱特征

統(tǒng)計分析水平井主流管柱結(jié)構(gòu)，79 %水平井油管由φ88.90 mm 與φ73.02 mm 管柱組合而成，變扣連接處位于斜井45°～80°的位置，按照管柱受力設(shè)計，油管變徑短節(jié)點極重負(fù)荷為520 kN；10 %水平井油管采用φ73.02 mm 管柱，在斜井段45°～80°處有安全接頭，內(nèi)徑為54 mm；11 %水平井油管采用φ88.90 mm 全通徑管柱。因此，主體管柱結(jié)構(gòu)以組合式為主。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新

常規(guī)柱塞裝置在井底投放井下工具，主要具有柱塞下落定位和緩解柱塞下落沖擊力的功能。受限于水平井特殊井身結(jié)構(gòu)，該工具難以在造斜點之下進(jìn)行卡定，應(yīng)用于最難攜液的井斜40°～60°位置，無法有效發(fā)揮柱塞氣舉帶液的效果。因此，結(jié)合水平井主體的組合管柱結(jié)構(gòu)，設(shè)計研發(fā)水平井專用柱塞裝置。該裝置井口捕捉機(jī)械裝置及自控系統(tǒng)與常規(guī)柱塞裝置相同，井下工具采用“自緩沖柱塞”，將縮徑點作為定位臺階，解決柱塞在斜井段的通行、定位問題。該柱塞自身帶有緩沖功能，以實現(xiàn)緩解柱塞下落沖擊力的功能，能夠進(jìn)入斜井段或者水平段，比普通柱塞下深增加350 m 以上，垂直投放深度增加250 m 以上，實現(xiàn)最大下入深度，滿足柱塞下深越大排液效果越好的要求[3，4]。

表1 6 口組合水平井柱塞措施前后對比表

通過水平井“自緩沖柱塞”試驗發(fā)現(xiàn)，水平井柱塞坐落點下方垂深、井深大，水平井關(guān)井后井底進(jìn)入井筒液體回流至柱塞卡定位置下放，導(dǎo)致再次開井時柱塞上方無液體，柱塞排液效果不理想的問題。通過進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計井下限位器，其下入φ73.02 mm 油管內(nèi)的安全接頭上方，井斜30°～60°，把水平井分割成上下兩段，主要發(fā)揮液相向上單向流動和過濾隔離壓裂砂的作用。經(jīng)過兩次的優(yōu)化設(shè)計，創(chuàng)新形成了組合管柱水平井“自緩沖阻塞+井下限位器”排水采氣工藝。

3 應(yīng)用效果評價

在6 口組合管柱水平井開展了“自緩沖柱塞+井下限位器”試驗，實施柱塞后井均套壓由4.56 MPa 降低至2.22 MPa，井均壓降2.34 MPa，井均增產(chǎn)0.73×104m3/d，試驗期柱塞有效運(yùn)行時率97 %，舉液效率明顯提升，可有效排除井筒積液，實現(xiàn)水平氣井全井筒積液舉升（見表1、圖1、圖2）。

同時，通過柱塞運(yùn)行實時曲線圖對比分析，“自緩沖柱塞+井下單流閥”井均最低套壓2.22 MPa、開井舉升過程中油壓平均升幅1.3 MPa，較“自緩沖柱塞”井最低套壓下降0.86 MPa、油壓平均升幅提高1.25 MPa，舉液效率明顯提升，實現(xiàn)了水平氣井井筒積液接力舉升。

圖1 組合管柱“自緩沖柱塞”氣舉曲線

圖2 組合管柱水平井“自緩沖柱塞+井下限位器”氣舉曲線

4 結(jié)論

（1）自緩沖柱塞的獨特設(shè)計，充分利用組合管柱的特殊結(jié)構(gòu)，變扣臺階承接柱塞下落、停留，與常規(guī)柱塞工藝相比，無需再使用井下柱塞坐落器，同時減少了坐落器投放作業(yè)，工藝實施更加簡單、快速。

（2）“自緩沖柱塞+井下限位器（單流閥+防砂罩）”創(chuàng)新應(yīng)用，有效解決了組合管柱連接處位置高、積液易回落、舉升效果差以及壓裂砂返吐沖蝕井口裝置的技術(shù)難題。

（3）組合管柱水平井柱塞氣舉排水采氣創(chuàng)新技術(shù)的成功研發(fā)應(yīng)用，顯著提升柱塞舉液效率和井口機(jī)械裝置運(yùn)行時率，應(yīng)用前景廣泛。